(57)【要約】【課題】  半導体レーザ装置の素子寿命を長くし、光通信伝送システムの信頼性を向上させること。【解決手段】    ハンダ材を用いてマウントに接合され、光信号を出射するAlGaInP系の半導体レーザ装置と、該半導体レーザ装置から出射された光信号を一端側から入射し、他端側から出射する光ファイバとを備える光通信伝送システムにおいて、前記ハンダ材のブリネル硬さが５［ＨＢＷ］以下とすること。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１００）面から（１１１）面へ５°〜１５°オフされたGaAs基板上に、InGaP系の活性層が積層され、前記InGaP系の活性層の格子定数がGaAsの格子定数に対して０．２％〜０．７％程度大きく、発振波長が６４０［ｎｍ］〜６９０［ｎｍ］程度のレーザ光を出射し、ハンダ材を用いてマウントに接合されている半導体レーザ装置と、
該半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を一端側から入射し、他端側から出射するグレーデッドインデックス型プラスチックファイバとを備える光通信伝送システムであって、
前記半導体レーザ装置を前記マウントに接合する前の前記ハンダ材のブリネル硬さが５［ＨＢＷ］以下であることを特徴とする光通信伝送システム。
【請求項２】
（１００）面から（１１１）面へ５°〜１５°オフされたGaAs基板上に、InGaP系の活性層が積層され、前記InGaP系の活性層の格子定数がGaAsの格子定数に対して０．２％〜０．７％程度大きく、発振波長が６４０［ｎｍ］〜６９０［ｎｍ］程度のレーザ光を出射し、ハンダ材を用いてマウントに接合されている半導体レーザ装置と、
該半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を一端側から入射し、他端側から出射するグレーデッドインデックス型プラスチックファイバとを備える光通信伝送システムであって、
前記半導体レーザ装置を前記マウントに接合する前の前記ハンダ材のブリネル硬さが３［ＨＢＷ］以下であることを特徴とする光通信伝送システム。
【請求項３】
前記ハンダ材の成分が、In、Sn、Ag、Auのうち何れか１つ、又は２つ以上を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の光通信伝送システム。
【請求項４】
前記半導体レーザ装置が、ジャンクションダウン実装によって前記ハンダ材を用いて前記マウントに接合されているものであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の光通信伝送システム。
【請求項５】
（１００）面から（１１１）面へ５°〜１５°オフされたGaAs基板上に、InGaP系の活性層が積層され、前記InGaP系の活性層の格子定数がGaAsの格子定数に対して０．２％〜０．７％程度大きく、発振波長が６４０［ｎｍ］〜６９０［ｎｍ］程度のレーザ光を出射し、ハンダ材を用いてマウントに接合されている半導体レーザ装置であって、
前記半導体レーザ装置を前記マウントに接合する前の前記ハンダ材のブリネル硬さが５［ＨＢＷ］以下であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項６】
（１００）面から（１１１）面へ５°〜１５°オフされたGaAs基板上に、InGaP系の活性層が積層され、前記InGaP系の活性層の格子定数がGaAsの格子定数に対して０．２％〜０．７％程度大きく、発振波長が６４０［ｎｍ］〜６９０［ｎｍ］程度のレーザ光を出射し、ハンダ材を用いてマウントに接合されている半導体レーザ装置であって、
前記半導体レーザ装置を前記マウントに接合する前の前記ハンダ材のブリネル硬さが３［ＨＢＷ］以下であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記ハンダ材の成分が、In、Sn、Ag、Auのうち何れか１つ、又は２つ以上を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記半導体レーザ装置が、ジャンクションダウン実装によって前記ハンダ材を用いて前記マウントに接合されているものであることを特徴とする請求項５〜７の何れか一項に記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信伝送システム及び半導体レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光ファイバを家庭まで配置した光ネットワークが普及し始めており、ますます情報化社会が進展してきている。現状の光ファイバ通信は１００［Ｍｂｐｓ］程度の速度であるが、今後はより高速性を高め、伝送情報量を増やすことが期待されている。
【０００３】
このような光ファイバ通信の普及に伴い、現在主流である石英ファイバからコストの安いプラスチックファイバが注目を浴びている。その理由はファイバの価格が安い上に、コア口径が太いために半導体レーザ装置との結合が容易で、実装コストが低く抑えられるからである。
【０００４】
プラスチックファイバで使用される光源は、現在入手できる半導体レーザ装置の中でもっとも損失の小さい波長６５０［ｎｍＬＤ］の赤色半導体レーザ装置が有望とされている。しかし赤色半導体レーザ装置は信頼性が低く、現在長距離の光通信で用いられているような赤外半導体レーザ装置が数十万時間の寿命を有しているのに対し、せいぜい１万時間と長寿命の半導体レーザ装置が存在しないのが実状である。
【０００５】
また、波長６００［ｎｍ］〜６８０［ｎｍ］の領域で主としてハイパワーを得るために用いられるゲインガイド型AlGaInP系赤色半導体レーザ装置では、埋め込みリッジ構造や埋め込みヘテロ構造のシングルモードAlGaInP系赤色半導体レーザ装置と比較して、注入する電流量が大きくなる。従って、過酷な条件で使用されるため、ゲインガイド型AlGaInP系赤色半導体レーザ装置は数千時間の寿命しか得られていない。
【０００６】
半導体レーザ装置が短寿命である原因の１つとしては、発光層の欠陥により非発光再結合が起こることが挙げられる。発光層の欠陥は、半導体レーザ装置にかかる外的応力によって引き起こされる。特にAlGaInP系赤色半導体レーザ装置は活性層に故意に格子不整合構造、例えば歪み量子井戸構造を導入して発振波長の調整、発光出力の増大化を行っている。活性層の歪み量をGaAsの格子定数より大きくすると、正孔の縮退が解けて発光効率が大きくなるため、量子効率の上昇、素子の長寿命化を図ることができる。しかし、活性層の歪み量を必要以上に大きくすると、外的応力による半導体レーザ装置の特性の劣化が大きくなると考えられる。赤色半導体レーザ装置が他の半導体レーザ装置に比べて素子寿命が短いのは、構造的に外的応力を大きく受けやすいことが主な要因の１つと考えられる。
【０００７】
外的応力の原因の１つとして、マウントと半導体レーザ装置を接合するハンダ材からかかる機械的応力が指摘されている。例えば、特許文献１には、ハンダ材を熱で溶融し、レーザチップをマウントに接合した後、再度熱処理を行うことによって、ハンダ材を融解させてチップとマウントの間の歪みを低減し、ハンダ材からかかる機械的応力を緩和させるための技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２８２６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、駆動に伴う発熱を効率よく逃すためにジャンクションダウン実装がよく用いられるが、この場合発光層がハンダ材に近接するため、ハンダ材による機械的応力がかかり半導体レーザ装置の信頼性低下が著しかった。AlGaInP系赤色半導体レーザ装置で従来から用いられているハンダ材は、比較的軟らかいIn-Sn、Pn-Snが代表的である。しかしこれらのハンダ材を用いても機械的応力は緩和しきれず、半導体レーザ装置の寿命はせいぜい１万時間しか得られていない。
【０００９】
また、特許文献１に開示されている技術は、冷却後のハンダ材とマウントの熱膨張係数差で、両者の間に歪みが生じ、完全にハンダ材からかかる機械的応力を除去することができなかった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、素子寿命が長い半導体レーザ装置を用いて信頼性の高い光通信伝送システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明として、（１００）面から（１１１）面へ５°〜１５°オフされたGaAs基板上に、InGaP系の活性層が積層され、前記InGaP系の活性層の格子定数がGaAsの格子定数に対して０．２％〜０．７％程度大きく、発振波長が６４０［ｎｍ］〜６９０［ｎｍ］程度のレーザ光を出射し、ハンダ材を用いてマウントに接合されている半導体レーザ装置と、該半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を一端側から入射し、他端側から出射するグレーデッドインデックス型プラスチックファイバとを備える光通信伝送システムであって、前記半導体レーザ装置を前記マウントに接合する前の前記ハンダ材のブリネル硬さが５［ＨＢＷ］以下であることとする。尚、ブリネル硬さはＪＩＳ−Ｚ２２４３−０２に準拠する。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明のように、（１００）面から（１１１）面へ５°〜１５°オフされたGaAs基板上に、InGaP系の活性層が積層され、前記InGaP系の活性層の格子定数がGaAsの格子定数に対して０．２％〜０．７％程度大きく、発振波長が６４０［ｎｍ］〜６９０［ｎｍ］程度のレーザ光を出射し、ハンダ材を用いてマウントに接合されている半導体レーザ装置と、該半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を一端側から入射し、他端側から出射するグレーデッドインデックス型プラスチックファイバとを備える光通信伝送システムであって、前記半導体レーザ装置を前記マウントに接合する前の前記ハンダ材のブリネル硬さが３［ＨＢＷ］以下であることとしてもよい。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明のように、請求項１又は２に記載の光通信伝送システムであって、前記ハンダ材の成分が、In、Sn、Ag、Auのうち何れか１つ、又は２つ以上を含むこととしてもよい。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明のように、請求項１〜３の何れか一項に記載の光通信伝送システムであって、記半導体レーザ装置が、ジャンクションダウン実装によって前記ハンダ材を用いて前記マウントに接合されているものであることとしてもよい。
【００１５】
請求項５に記載の発明のように、（１００）面から（１１１）面へ５°〜１５°オフされたGaAs基板上に、InGaP系の活性層が積層され、前記InGaP系の活性層の格子定数がGaAsの格子定数に対して０．２％〜０．７％程度大きく、発振波長が６４０［ｎｍ］〜６９０［ｎｍ］程度のレーザ光を出射し、ハンダ材を用いてマウントに接合されている半導体レーザ装置であって、前記半導体レーザ装置を前記マウントに接合する前の前記ハンダ材のブリネル硬さが５［ＨＢＷ］以下であることとする。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明のように、（１００）面から（１１１）面へ５°〜１５°オフされたGaAs基板上に、InGaP系の活性層が積層され、前記InGaP系の活性層の格子定数がGaAsの格子定数に対して０．２％〜０．７％程度大きく、発振波長が６４０［ｎｍ］〜６９０［ｎｍ］程度のレーザ光を出射し、ハンダ材を用いてマウントに接合されている半導体レーザ装置であって、前記半導体レーザ装置を前記マウントに接合する前の前記ハンダ材のブリネル硬さが３［ＨＢＷ］以下であることとしてもよい。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明のように、請求項５又は６に記載の半導体レーザ装置であって、前記ハンダ材の成分が、In、Sn、Ag、Auのうち何れか１つ、又は２つ以上を含むこととしてもよい。
【００１８】
また、請求項８に記載の発明のように、請求項５〜７の何れか一項に記載の半導体レーザ装置であって、前記半導体レーザ装置が、ジャンクションダウン実装によって前記ハンダ材を用いて前記マウントに接合されているものであることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
半導体レーザ装置をマウント上に接合する際に用いるハンダ材のブリネル硬さを５［ＨＢＷ］以下、更に好ましくは３［ＨＢＷ］以下とすることで、半導体レーザ装置の長寿命化を実現することができる。更に長寿命化された半導体レーザ装置を用いることにより、光通信伝送システムの信頼性を高めることができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図を用いて本発明の光通信伝送システム及び半導体レーザ装置の実施の形態を説明する。
【００２１】
（実施例１）
図１は、シングルモードの半導体レーザ装置１００の断面図である。まず、（１００）面から（１１１）面へ７°ＯＦＦしたGaAs基板１ａ上に、MOCVD装置を用いてn-GaAsバッファ層２ａと、n-(AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.7)クラッド層３ａ（例えば、厚さ１［μｍ］）と、(AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.5)光ガイド層４ａ（例えば、厚さ１００［ｎｍ］）と、InGaP歪量子井戸層（例えば、厚さ６［ｎｍ］）と(AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.5)障壁層（例えば、厚さ５［ｎｍ］）で構成される多重量子井戸活性層５ａと、(AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.5)光ガイド層６ａ（例えば、厚さ１００［ｎｍ］）と、(AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.7)第１クラッド層７ａ（例えば、厚さ０．２［μｍ］）と、p-(AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.7)第２クラッド層８ａ（例えば、厚さ０．８［μｍ］）と、p-InGaPヘテロバリヤ層１０ａ（例えば、厚さ１０［ｎｍ］）、p-GaAsコンタクト層１１ａ（例えば、厚さ１［μｍ］）とがこの順に積層される。
【００２２】
続いて、フォトリソ工程、エッチング工程によるメサ形成プロセスにより、発光幅を例えば２［μｍ］となるようなメサ構造を形成する。その後、MOCVD装置でn-GaAs電流ブロック層９ａ（例えば、厚さ０．８［μｍ］）を形成する。更に、フォトリソ工程、エッチング工程によりメサ構造の上に位置するn-GaAs電流ブロック層９ａを除去し、MOCVD装置によりp-GaAsキャップ層１２ａ及びp+-GaAsコンタクト層１３ａが形成される。そして、電極用フォトリソ工程を行った後、ｐ型電極１４をp+-GaAsコンタクト層１３ａ側に、ｎ型電極１５をGaAs基板１ａ側に蒸着により形成する。
【００２３】
その後、共振器長が約６５０［μｍ］になるようにスクライブラインを入れてへき開し、端面反射率が前面及び後面を６０／９０％となるようにコーティングを施す。尚、InGaP歪量子井戸層のGaAsに対する格子不整合度は＋０．２％とし、発光波長は約６６５［ｎｍ］とした。そして、チップ化された半導体レーザ装置１００をハンダ材が蒸着されたマウント（不図示）上にジャンクションダウンとなるように載せ、ハンダ材が溶融する温度まで加熱し、加重を加えて接合した後に急冷することにより、半導体レーザ装置１０ａとマウントを接合させる。尚、上記ハンダ材の成分は表１に示す。表１に示すように、ハンダ材として用いた金属はAu-Sn、Sn-Ag、Sn-Sb、Pb-Ag、In-Ag、In-Sn、Inであり、ブリネル硬さに応じて、金属成分の組み合わせ及び含有比率を変化させている。
【表１】
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【００２４】
半導体レーザ装置１００の素子寿命とハンダ材のブリネル硬さとの関係を調べるために、ブリネル硬さが０．９、２．７、５、８、１０、１３、１６、４０及び１１８［ＨＢＷ］のハンダ材を使用してそれぞれマウントに接合した。各ハンダ材を用いてマウントに接合された半導体レーザ１００において、初期の特性はいずれもほぼ同等であり、しきい値電流は３７［ｍＡ］、スロープ効率０．８［Ｗ／Ａ］と良好な特性が得られた。プラスチックファイバを用いた光通信に必要な光出力１［ｍＷ］における動作電流は約３９［ｍＡ］であり、この時の発振波長は６６５［ｎｍ］であった。
【００２５】
半導体レーザ装置１００の寿命とハンダ材のブリネル硬さの関係を図２に示す。通電試験直後の半導体レーザ装置１００の動作電流に対して、動作電流が１．２倍になった時点で半導体レーザ装置１００が劣化したものとし、当該時点までの通電経過時間を半導体レーザ装置１００の寿命とする。半導体レーザ装置１００の寿命を測定するための通電試験は、温度環境５０℃、光出力１［ｍＷ］として行った。図２より、ブリネル硬さが５［ＨＢＷ］以下のハンダ材を用いると半導体レーザ装置１００の寿命が延びていることが分かる。更には、ブリネル硬さが２．７［ＨＢＷ］以下のハンダ材を用いたとき、半導体レーザ装置１００の寿命が著しく延びていることが分かる。具体的には、ブリネル硬さが０．９［ＨＢＷ］のハンダ材を用いたときの半導体レーザ装置１００の寿命は１２万時間となった。
【００２６】
（実施例２）
InGaP歪量子井戸層のGaAsに対する格子不整合度を＋０．６％として上記の半導体レーザ装置１００と同一の製造工程でシングルモードの半導体レーザ装置を作製し、表１に示すブリネル硬さの異なるハンダ材を用いてそれぞれマウント上に接合した。但し、発光波長を６６５［ｎｍ］に合わせるために、量子井戸層の幅を４．５［ｎｍ］としている。InGaP歪量子井戸層のGaAsに対する格子不整合度が＋０．６％の半導体レーザ装置において、光出力１［ｍＷ］における動作電流が高歪量子井戸構造の効果から３２［ｍＡ］となり、半導体レーザ装置１００に比べて動作電流が７［ｍＡ］低減し、量子効率が上昇した。
【００２７】
格子不整合度が＋０．６％の半導体レーザ装置の寿命とハンダ材のブリネル硬さの関係を図３に示す。半導体レーザ装置の寿命を測定するための通電試験は、温度環境５０℃、光出力１［ｍＷ］として行った。図３より、ブリネル硬さが２．７［ＨＢＷ］以下のハンダ材を用いたときの半導体レーザ装置の寿命が著しく延びていることが分かる。具体的には、ブリネル硬さが０．９［ＨＢＷ］のハンダ材を用いたときの半導体レーザ装置の寿命は１７万時間となり、半導体レーザ装置１００の最長寿命より５万時間も長寿命化することができた。これは、高歪みによる影響が半導体レーザ装置の長寿命化を促進し、更にハンダ材の選定基準を厳しくさせたものと考えられる。
【００２８】
（実施例３）
更に量子効率の高い発光波長６６５［ｎｍ］の半導体レーザ装置とするために、（１００）面から（１１１）面方向へ１５°ＯＦＦしたGaAs基板上に、InGaP歪量子井戸層のGaAsに対する格子不整合度を＋０．７％として上記の半導体レーザ装置１００と同一の製造工程でシングルモードの半導体レーザ装置を作製し、表１に示すブリネル硬さの異なるハンダ材を用いてそれぞれマウント上に接合した。尚、量子井戸幅は４．８［ｎｍ］とした。上記InGaP歪量子井戸層のGaAsに対する格子不整合度が＋０．７％の半導体レーザ装置において、光出力１［ｍＷ］における動作電流は３０［ｍＡ］となり、半導体レーザ装置１００に比べて動作電流が９［ｍＡ］低減し、量子効率が上昇した。尚、発光波長は６６３［ｎｍ］である。
【００２９】
また、温度環境５０℃、光出力１［ｍＷ］として格子不整合度が＋０．７％の半導体レーザ装置の通電試験を行い、半導体レーザ装置の寿命を測定した結果、２．７［ＨＢＷ］以下のハンダ材を用いたときに１０万時間を越える寿命が得られた。
【００３０】
（実施例４）
図４は、本実施の形態における光通信伝送システム２００の概略構成図である。図４において、光通信伝送システム２００は、送信部４１と、受信部４２と、送信部４１と受信部４２とを連結するＧｒａｄｅｄ  Ｉｎｄｅｘ型（グレーデッドインデックス型）プラスチックファイバ（以下、「ＧＩ−ＰＯＦ」と表記する。）４３とを備えている。送信部４１は上記実施例１〜３において説明した工程で作製した半導体レーザ装置４４を備えている。受信部４２は、収束レンズ４６と受光素子４５とを備えている。半導体レーザ装置４４から発光された光信号は、ＧＩ−ＰＯＦ４３及び収束レンズ４６とを経て受光素子４５に入射される。ＧＩ−ＰＯＦ４３は、コアを構成する重合組成物として、６４０〜６９０［ｎｍ］の範囲で伝送損失が小さく、コア口径が２５０［μｍ］程度で軸ずれに対する損失の少ないポリメタクリル酸エステルを含むものが好ましい。
【００３１】
半導体レーザ装置を光源とした光通信伝送システム２００と、波長６５０［ｎｍ］の高速変調用赤色ＬＥＤを光源とした光通信伝送システムの特性を比較した結果を表２に示す。
【表２】
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【００３２】
表２に示すように、高速変調用赤色ＬＥＤを光源とした光通信伝送システムの伝送損失が悪い原因は、高速変調用赤色ＬＥＤから発せられるビーム径が大きいためにカップリングが悪くなるためであると考えられる。実施例１〜３において説明した工程で作製した半導体レーザ装置を光源とした光通信伝送システムは、高速変調用赤色ＬＥＤを光源とした光通信伝送システムに比べて、伝送損失、高速変調性の２点で優れている。
【００３３】
（実施例５）
実施例１〜３においてはシングルモードの半導体レーザ装置の長寿命化について、実施例４においてはシングルモードの半導体レーザ装置を備えた光通信伝送システムについて説明した。実施例５では、ゲインガイド型半導体レーザ装置の長寿命化について説明する。
【００３４】
図５は、ゲインガイド型半導体レーザ装置３００の断面図である。まず、（１００）面から（１１１）面へ７°ＯＦＦしたGaAs基板１ｂ上に、MOCVD装置を用いてn-GaAsバッファ層２ｂと、n-(AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.7)クラッド層３ｂ（例えば、厚さ１［μｍ］）と、(AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.5)光ガイド層４ｂ（例えば、厚さ１００［ｎｍ］）と、InGaP歪量子井戸層（例えば、厚さ６［ｎｍ］）と(AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.5)障壁層（例えば、厚さ５［ｎｍ］）で構成される多重量子井戸活性層５ｂと、(AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.5)光ガイド層６ｂ（例えば、厚さ１００［ｎｍ］）と、(AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.7)第１クラッド層７ｂ（例えば、厚さ０．２［μｍ］）と、p-(AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.7)第２クラッド層８ｂ（例えば、厚さ０．８［μｍ］）と、p-InGaPヘテロバリヤ層１０ｂ（例えば、厚さ１０［ｎｍ］）、p-GaAsコンタクト層１１ｂ（例えば、厚さ１［μｍ］）とがこの順に積層される。
【００３５】
続いて、フォトリソ工程、エッチング工程によるメサ形成プロセスにより、発光幅を例えば３０［μｍ］となるようなメサ構造を形成する。その後、CVD装置でSiO2膜１６ｂを形成し、フォトリソグラフィと希釈したフッ酸によるエッチングにより、メサ構造上部のSiO2膜１６ｂをエッチング除去し、蒸着によりｐ型電極１４ｂを形成する。更に、ｎ型電極１５ｂをGaAs基板１ｂ側に蒸着により形成する。
【００３６】
その後、共振器長が約６５０［μｍ］になるようにスクライブラインを入れてへき開し、端面反射率が前面及び後面を６０／９０％となるようにコーティングを施す。尚、InGaP歪量子井戸層のGaAsに対する格子不整合度は＋０．６％とし、発光波長は約６６５［ｎｍ］とした。そして、チップ化された半導体レーザ装置３００をハンダ材が蒸着されたマウント（不図示）上にジャンクションダウンとなるように載せ、ハンダ材が溶融する温度まで加熱し、加重を加えて接合した後に急冷することにより、半導体レーザ装置３００とマウントを接合させる。尚、上記ハンダ材の成分は表１に示す。表１に示すように、ハンダ材として用いた金属はAu-Sn、Sn-Ag、Sn-Sb、Pb-Ag、In-Ag、In-Sn、Inであり、ブリネル硬さに応じて、金属成分の組み合わせ及び含有比率を変化させている。
【００３７】
半導体レーザ装置３００の素子寿命とハンダ材のブリネル硬さとの関係を調べるために、ブリネル硬さが０．９、２．７、５、８、１０、１３、１６、４０及び１１８［ＨＢＷ］のハンダ材を使用してそれぞれマウントに接合した。半導体レーザ装置３００の寿命とハンダ材のブリネル硬さの関係を図６に示す。半導体レーザ装置３００の寿命を測定するための通電試験は、温度環境５０℃、光出力０．２［ｍＷ］として行った。図６より、ブリネル硬さが２．７［ＨＢＷ］以下のハンダ材を用いたときにおいて半導体レーザ装置３００の寿命が５万時間以上になっていることが分かる。ゲインガイド型半導体レーザ装置は、シングルモードの埋め込みリッジ構造を持つ半導体レーザ装置やインデックスガイドのレーザ素子と比較して注入される電流量が多い。そのため、ハンダ材の選定基準が厳しくなったものと考えられる。
【００３８】
また、発振波長が６１０［ｎｍ］、６３０［ｎｍ］、６５０［ｎｍ］及び６８０［ｎｍ］のゲインガイド型半導体レーザ装置においても、２．７［ＨＢＷ］以下のハンダ材を用いた場合に素子の長寿命化が見られた。更に、発光幅を１５［μｍ］、２０［μｍ］及び２５［μｍ］とした発振波長が６１０［ｎｍ］、６３０［ｎｍ］、６５０［ｎｍ］及び６８０［ｎｍ］のゲインガイド型半導体レーザ装置においても、２．７［ＨＢＷ］以下のハンダ材を用いた場合に素子の長寿命化が見られた。そして、InGaP歪量子井戸層のGaAsに対する格子不整合度を＋０．３％及び＋０．７％としたゲインガイド型半導体レーザ装置においても、２．７［ＨＢＷ］以下のハンダ材を用いた場合に素子の長寿命化が見られた。
【００３９】
以上、実施例１〜５を用いて説明したように、シングルモードの半導体レーザ装置をマウント上に接合する再に用いるハンダ材のブリネル硬さを５［ＨＢＷ］以下、好ましくは３［ＨＢＷ］以下、更に好ましくは２．７［ＨＢＷ］以下とすることで、半導体レーザ装置の長寿命化を実現できる。また、ゲインガイド型半導体レーザ装置をマウント上に接合する際に用いるハンダ材のブリネル硬さを３［ＨＢＷ］以下、好ましくは２．７［ＨＢＷ］以下とすることで、半導体レーザ装置の長寿命化を実現することができる。そしてこのように長寿命化された半導体レーザ装置を用いることによって、光通信伝送システムの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例１における半導体レーザ装置の断面図
【図２】実施例１の半導体レーザ装置の寿命とハンダ材のブリネル硬さの関係を示した図
【図３】実施例２の半導体レーザ装置の寿命とハンダ材のブリネル硬さの関係を示した図
【図４】光通信伝送システムの概略構成図
【図５】実施例５における半導体レーザ装置の断面図
【図６】実施例５の半導体レーザ装置の寿命とハンダ材のブリネル硬さの関係を示した図
【符号の説明】
【００４１】
１００、３００  半導体レーザ装置
２００          光通信伝送システム
１ａ、１ｂ      GaAs基板
２ａ、２ｂ      n-GaAsバッファ層
３ａ、３ｂ      n-(AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.7)クラッド層
４ａ、４ｂ      (AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.5)光ガイド層
５ａ、５ｂ      多重量子井戸活性層
６ａ、６ｂ      (AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.5)光ガイド層
７ａ、７ｂ      (AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.7)第１クラッド層
８ａ、８ｂ      p-(AlxGa1-x)0.5In0.5P(x=0.7)第２クラッド層
９ａ            n-GaAs電流ブロック層
９ｂ            SiO2絶縁層
１０ａ、１０ｂ  p-InGaPヘテロバリヤ層
１１ａ、１１ｂ  p-GaAsコンタクト層
１２ａ          p-GaAsキャップ層
１３ａ          p+-GaAsコンタクト層
１４ａ、１４ｂ    ｐ型電極
１５ａ、１５ｂ    ｎ型電極
１６            SiO2膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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